共轭等光程纵向扫描器制造技术

本发明专利技术的光学扫描器是一种共轭等光程纵向扫描器，它主要特征是两分光镜之间置有可以沿光轴方向往复运动，实现焦点在轴向扫描的过程。两反射镜Ｍ、Ｎ之间有一确定的焦点，达到被测样品固定不动的目的。具有输出光和输入光之间的光程差在扫描过程中保持恒定的特点，所以它有使用方便、测量精度高的优点。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种光学扫描器。光学扫描器在光学测量和检测技术中扮演着极为重要的角色，许多光电子器件和光学仪器中都采用激光扫描技术，用于实现光斑在像平面上的位置扫描，它们采用转镜或锥镜实现光束扫描。如美国专利No.4682842，No.4018504，No.4178561，这几种扫描器在动态过程中，均存在输入光和输出光的光程差不断地周期性地改变的缺点。给测量工作带来了不便。本专利技术的目的是为了弥补上述不足之处，设计一种共轭等光程纵向扫描器，在扫描过程中输入和输出光之间的光程差始终保持不变，使其可以实现光束焦点在扫描器内的往复扫描，或使波面的发散角发生周期性变化。而这种扫描过程只在扫描器内部进行，并不影响扫描器外部光束的波面结构。本专利技术的扫描器由图1给出了它的光路图，从激光器入射的光束经分光镜G1后，透射光入射到透镜A5上，被平行平面镜9的前表面全部反射后按原光路返回，经分光镜G1，反射到透镜C7上，从透镜C7透射的光被反射镜M3反射后会聚在焦点10，发散后被反射镜N4反射，通过透镜D8后入射到分光镜H2上，被反射后通过透镜B6入射到平行平面镜9的后表面上，全部被反射返回，并透过分光镜H2透射到光电探测器上，光电探测器的输出端连接有显示装置。在实际使用时，平行平面镜9沿光轴来回移动实现扫描。平行平面镜两平行反射面镀有对激光束的全反射膜。如果对出射光功率要求较高，即希望通过扫描器后光能损耗小时，则可以在分光镜和平行平面镜之间加入λ/4波片，分光镜G1，H2分别改换成偏振分光镜K、L。使第1次入射到偏振分光镜K1的光全部透过，而从平行平面镜上反射回来后入射到该偏振分光镜K上的光全部被反射。其偏振分光镜L2的工作原理可以类推。如果要使Iout(扫描器输出端的光强)/Iin(扫描器输入端的光强)尽可能接近1，则分光镜G1和H2都用偏振分光镜K，L，分光镜G1和分光镜H2与平行平面镜9之间(任意位置)分别都可以放入λ/4波片。如果只需I10(焦点10处的光强)/Iin尽量接近1，则只要把分光镜G1用偏振分光镜K，分光镜H2可采用普通分光板，且靠近它的λ/4波片可以移走。同样道理，分光镜G1也可采用普通分光板。从图1可知入射光束和出射光束之间的光程差为△＝2△D19+2△D29+常数式中△D19为分光镜G1和平行平面镜9之间的距离对应的光程△D29为分光镜H2和平行平面镜9之间的距离对应的光程如果平行平面镜沿光轴方向扫描，设偏移距离为s△＝(2△D19+s)+(2△D29-s)+常数＝2△D19+2△D29+常数由此可知当平行平面镜9沿光轴方向扫描时，△保持为常数，显然焦点在反射镜M3和反射镜N4之间扫描。从共轭等光程纵向扫描器的结构和工作原理可以看出，它有以下优点1.它可以通过平行平面镜的往复运动，实现焦点在轴向的扫描过程;2.对反射镜M3和反射镜N4之间的一个确定的点来说，例如点10，该处的光功率密度(或光强度)被调制;3.如果是一束平行于光轴的细光束入射，则它还同时实现光束的横向扫描，它的最突出优点是输出光和输入光之间的光程差在扫描过程中保持恒定，且在静态时是一个共轭光路。使用时对输入和输出端可以交换使用，这是上述已有技术中的扫描器无法实现的功能。4.由于本专利技术采用平行平面镜的快速移动，实现Z-扫描，而被测样品是固定的，这给测量难于移动的液体样品带来很大的方便。对此比已有技术中，M.Sheik-bache等人的测量系统中移动样品达到快速扫描要优越得多。5.本专利技术的共轭等光程纵向扫描器还可以用于光学波面检验，对透射光学元件可放在焦点10处(如图2所示)。例如球透镜、平板、轴对称非球面镜等。对于反射元件，则可把图2光路中的反射镜M或反射镜N移走，换上被检元件，随着平行平面镜的扫描，分别把被测元件放入或取出，探测器所接收的结果，就可以明显地看出被检表面和理想表面的偏差。 附图说明图1为共轭等光程纵向扫描器的光路图1.分光镜G2.分光镜H3.全反射镜M 4.全反射镜N5、6、7、8分别为透镜A、B、C、D9.两面为反射面的平行平面镜10.静态焦点图2为共轭等光程纵向扫描器用于光学非线性测量的光路图11.分束器12、13分别为探测器D1、D214.透镜E15.小孔光栏16.被测非线性样品图3为典型的测量结果，图中τ-为时间座标，z-为沿光轴方向的座标。实施例如图2所示，将被测样品放在共轭等光程纵向扫描器的P点10处，移动平行平面镜9实现样品对光束的相对扫描过程。本实施例中，激光器为He-Ne激光器，波长为632.8nm，输出功率为28mW。平行平面镜沿光轴方向能够往复移动。两平行反射面镀有对波长632.8nm光的全反射膜。样品为叶绿蛋白。测得非线性折射率n2＝-5.2×10-5esu。图3给出测量光学非线性的实验结果。图中几条曲线分别为平行平面镜扫描的前几个周期得到的z-扫描曲线。权利要求1.一种共轭等光程纵向扫描器，含有作为光源的激光器、分光镜、反射镜、透镜、探测器和显示装置，其特征在于从激光器入射的光束经分光镜G后，透射光经透镜A，被平行平面镜的前表面全部反射后由原光路返回，再经分光镜G反射到透镜C上，从透镜C透射的光束被反射镜M反射后会聚一焦点10上，发散后被反射镜N反射，通过透镜D后透射到分光镜H上，被分光镜H反射后通过透镜B入射到平行平面镜的后表面上，其后表面将光束全部反射返回到分光镜H上，从分光镜H透射的光束射进带有显示装置的光电探测器上。2.根据权利要求1所述的一种共轭等光程纵向扫描器、其特征在于入射光束和出射光束之间的光程差满足公式△＝2△D19+2△D29+常数式中，△D19-为分光镜G和平行平面镜9之间的距离对应的光程，△D29-为分光镜H和平行平面镜9之间的距离对应的光程。3.根据权利要求1、2所述的一种共轭等光程纵向扫描器，其特征在于平行平面镜是沿光轴方向来回移动的，两平行反射面镀有对激光束全反射膜。4.根据权利要求1、2所述的一种共轭等光程纵向扫描器，其特征在于分光镜G与平行平面镜之间或者分光镜H与平行平面镜之间可以加入λ/4波片或者不加入λ/4波片。5.根据权利要求1、2所述的一种共轭等光程纵向扫描器，其特征在于分光镜G可以是普通分光镜，或者是偏振分光镜或者是普通分光板;分光镜H可以是普通分光镜、或者是偏振分光镜、或者是普通分光板。全文摘要本专利技术的光学扫描器是一种共轭等光程纵向扫描器，它主要特征是两分光镜之间置有可以沿光轴方向往复运动，实现焦点在轴向扫描的过程。两反射镜M、N之间有一确定的焦点，达到被测样品固定不动的目的。具有输出光和输入光之间的光程差在扫描过程中保持恒定的特点，所以它有使用方便、测量精度高的优点。文档编号G02B27/10GK1070742SQ9110749公开日1993年4月7日 申请日期1991年9月19日 优先权日1991年9月19日专利技术者钱秋明, 陈秋水, 赵建明, 王之江 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术的光学扫描器是一种共轭等光程纵向扫描器，它主要特征是两分光镜之间置有可以沿光轴方向往复运动，实现焦点在轴向扫描的过程。两反射镜Ｍ、Ｎ之间有一确定的焦点，达到被测样品固定不动的目的。具有输出光和输入光之间的光程差在扫描过程中保持恒定的特点，所以它有使用方便、测量精度高的优点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱秋明，陈秋水，赵建明，王之江，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]